В 1959 году для обучения войск стрельбе по планам завершающего этапа боевой подготовки в 150 километрах от Астрахани началось строительство полигона Ашулук. 3 июня 1959 года здесь была сбита первая мишень, а официальное открытие нового полигона (воинской части 01644) состоялось 1 июня 1960 года.
В 1960-е годы производство 10-сантиметрового варианта С-75 поставлено в Китай. В 1992 году на Международном авиасалоне Ля Бурже (Франция) Китай представил результаты своей модернизации С-75 — S.J-202.
Первое боевое крещение система получила 7 октября 1959 года, когда ЗРК С-75, поставленный Китаю, сбил над Пекином разведывательный самолет RB-57D на высоте 22 тысячи метров. 16 ноября того же года под Волгоградом был сбит разведывательный аэростат на высоте 22 тысячи метров. После этого разведывательные полеты над территорией Советского Союза прекратились. Однако в 1960 году американское разведывательное управление решило возобновить разведывательные полеты над территорией Советского Союза. С этой целью рано утром 1 мая 1960 года с пакистанского аэродрома в районе города Пешавар взлетел новейший самолет-разведчик U-2, специально разработанный в США для ведения разведки из стратосферы. Установленный на U-2 двигатель позволял продолжительное время лететь на высоте 20–24 километра со скоростью 600–750 километров в час. Самолет имел низкую отражательную поверхность, что затрудняло его наблюдение на индикаторах РЛС. Кроме того, для повышения живучести он был оснащен автоматической аппаратурой постановки активных помех в Х-диапазоне. Однако из-за ошибки американской разведки аппаратура «Рейнджер» имела отличный от ЗРК С-75 диапазон частот и поэтому не могла повлиять на работу ЗРК С-75. Техническое превосходство высотного разведчика над всеми другими самолетами позволило США в течение нескольких лет безнаказанно совершать разведывательные полеты. Самолет пилотировал старший лейтенант Пауэрс.
В 5 часов 36 минут он пересек советскую границу в районе Кировабада. Маршрут проходил над советскими военными и оборонными объектами, расположенными от Памира до Кольского полуострова. Высота полета — более 20 тысяч метров — недостижимая в то время для наших истребителей. Цель полета U-2 — вскрыть группировку ПВО, сделать снимки объектов атомной промышленности, расположенных в районе Челябинска. В последние годы появилось несколько публикаций, в которых анализируется последовательность операций, в результате которых воздушный разведчик был сбит. Заметим, что все материалы о событиях, происходивших 1 мая 1960 года на Урале, находятся в Центральном архиве Минобороны России: фонд № 72, опись 974693, дело 36, коробка 24066.